基于單片機的智能家居環境監測系統的論證研究

王柏淇

摘 要：當今時代是數字智能化時代，同時也是一個科學技術迅猛發展的時期，人們的收入也隨著社會進步科技發展而顯著增加，因此大眾開始有充足的資本來滿足自己越來越強烈的需求，這種需求使得家居智能化成了人們重點關注的方面之一。與此同時智能系統迅速發展起來，以前依賴簡單物理知識等簡單產品逐漸被高集成化的高科技設備所淘汰，且較模擬產品更加方便使用，有著更高效率。例如水銀溫度計，由以前的利用水銀對冷熱反應靈敏特性的傳統溫度計，演變成現今由溫度傳感器構成的電子溫度計。

關鍵詞：單片機 智能家居 監測系統

一、前言

智能家居通過物聯網技術并以住宅為基礎建設平臺，提供了豐富的功能和智能手段。例如冰箱的智能控制、燈的智能控制、室內外電子設備實現智能遙控覆蓋、智能檢測溫濕度及自動調節、環境自動監測以及智能防盜報警等。現今相關的商業化設備在平時也可以看得到，而特別為家居環境推出的設備卻很少，所以本課題的設備對于人們是具有價值的。而且本監測設備的設計與實現，是針對智能家居而研究，也為智能家居的后續相關研究與發展提供了很好的技術基礎及平臺支持。

二、系統功能說明

該系統可以劃為五個部分，分別為溫濕度自動檢測及報警，煙霧自動檢測及報警，人體自動檢測及報警，顯示監測和報警信息，以及按鍵設置。

系統是由相關軟件程序以及簡單的硬件設備組成的最簡單系統。系統組成簡單，主要由片板內有ROM/EPROM的STC89C52單片機組成，相對于其他單片機，其較為簡單，但使用起來可靠，高效。STC89C52單片機雖然構成簡單，但其只要接上復位電路和時鐘電路，就可以構成最小系統。但一些小型控制單元可以使用該最小系統，但中型或者大型的控制單元卻不行，因為其構成簡單，且是低集成度。

（1）溫濕度自動檢測及報警，該功能實現及時采集溫濕度各自值，檢測數據是通過型號為DHT11的溫濕度傳感器來實現的，該傳感器能夠同時檢測環境中的溫度以及濕度，高速處理后，將其數字信號傳輸到液晶顯示屏硬件，并將檢測到的數值顯示于LCD1602液晶上面，若溫度或者濕度的數值不在預先設好區間內時，燈光亮起伴隨蜂鳴器鳴響，回到正常值的時候，聲光報警自動關閉，以此來實現溫度和濕度分別報警及為未來的溫濕度設備的智能控制提供數據支持。

（2）煙霧自動檢測及報警，采用MQ-2煙霧傳感器來檢測居住環境的煙霧，可對煤氣甲烷以及著火產生的煙霧，或是抽煙產生的煙霧濃度等進行實時監測，使煙霧濃度大于或等于預先設好值時，燈光亮起伴隨蜂鳴器鳴響，來提醒解決當前的問題，解決之后，待環境煙霧濃度回到正常值的時候，報警自動關閉，因此該功能可以讓使用者的安全感大大提升。

（3）人體檢測及報警，HC-SR501紅外感應器可以探測周圍的物體發出的熱輻射，在布防的時間里，當有人體經過其探測范圍，人體紅外輻射通過空氣傳播至傳感器，感應器將接收到的信息轉換成的信號是超低頻的，需要經電路放大、輸出，再經單片機處理，LED燈燈光亮起且伴有蜂鳴器鳴響，對非法進入人員起到恐嚇作用及提醒屋主。該報警有在報警狀態關掉電源，在重新通電的時候也會繼續燈光亮起且伴有蜂鳴器鳴響，使得設備人性化，也更加符合實際情況。熱釋電紅外傳感器和菲涅爾透鏡是被動式紅外熱輻射探測設備的重要構成元件。能將波長為8一12um之間的紅外信號變化轉變為電信號的是熱釋電紅外傳感器。另外一個器件就是菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡的功能有兩個，一是聚焦，利用凸鏡聚合熱輻射，使熱輻射軌跡更加清晰，檢測更準確；二是分區，通過區域劃分，降低誤報。這樣PIR就能產生變化的電信號。

（4）顯示監測和報警信息，是通過1602字符型液晶，實現溫濕度、煙霧等數據的顯示，及可視化的溫濕度、煙霧預警范圍的設置，同時在報警時會顯示相關報警提示。

（5）按鍵設置，是通過4 Push Buttons模塊，實現溫濕度等預警范圍可設置，以及人體檢測及報警的布防及撤防。

三、研究思路及目的

（一）思路

（1）研究人體檢測傳感器，蜂鳴器與ADC0832模數轉換器等各硬件功能；

（2）依照功能完成設備；

（3）采用高性價比微控制器，并完成代碼的編寫；

（4）討論功能方案是否符合實際；

（5）完成各目標功能，然后對其模塊測試；

（6）測試完成，然后開始系統模擬測試；

（7）單片機監測系統整機焊制及設備測試。

（二）目的

（1）實現溫度濕度的分別檢測及報警，其中包括設置正常值范圍；

（2）實現空氣中的顆粒濃度含量的檢測及報警，其中包括設置正常值范圍；

（3）實現環境中人體的的檢測及報警，其中包括設防及撤防；

（4）對于環境中的異常變化進行報警；

（5）實現智能家居環境監測設備的正常運行；

（6）熟悉單片機的基本運行及代碼編寫；

（7）增強自己本專業物聯網工程的相關項目的實踐及經驗。

參 考 文 獻

[1]童曉渝，房秉毅，張云勇.物聯網智能家居發展分析[J].移動通信，2010.

[2]余發山，王福忠，等.微機原理與單片機接口技術[M].北京：煤炭工業出版社，2013.

[3]柯國琴.基于單片機的智能家居系統的研究[D].合肥工業大學，2010.

[4] 孫浩 . 基于 Wi-Fi 技術和 Android 系統的智能家居系統設計 [D]. 中國礦業大學 ， 2014.